"반투명 태양광(STPV) 모듈 기술은 높은 모듈 밀도를 유지하면서 작물 재배 시스템에서 짙은 그늘의 부정적인 영향을 완화할 수 있는 잠재적인 해결책으로 떠올랐습니다."라고 연구진은 밝혔습니다. "저희가 아는 한, 이번 연구는 관개 채소밭 환경에서 모듈 투명도 유형을 평가한 최초의 반복 연구입니다."

본 실험은 2020년과 2021년 두 재배 기간에 걸쳐 진행되었습니다. 연구 장소는 미국 콜로라도주 포트 콜린스에 위치한 연구용으로 지정된 들판이었습니다. 실험에서는 할라피뇨, 피망, 상추, 애호박, 태즈메이니아 초콜릿 토마토, 레드 레이서 토마토 등 총 6가지 채소의 생육을 살펴보았습니다.

"밭 전체에 걸쳐 북쪽, 중간, 남쪽 세 줄로 작물을 심었습니다."라고 관계자는 설명했다. "상추, 고추, 토마토는 북쪽과 남쪽 줄에 검은색 비닐 멀칭으로 덮은 0.9m 간격의 이랑에 각각 심었습니다. 호박은 두 해 모두 중간 줄에만 심었고, 중심 간격은 1.2m였습니다."

태양광 모듈의 경우, 연구진은 각 유형별로 3개씩 사용했습니다. 이 모듈들은 남쪽을 향해 35도 각도로 설치되었으며, 모듈 하단은 지면에서 1,220mm, 뒷면은 2,360mm 높이에 위치했습니다. ST-CdTe 모듈의 정격 출력은 57W, BF-Si는 360W, O-Si는 325W였습니다.

연구진은 “태양광 발전 설비가 설치된 구획과 대조 구획을 포함한 12개의 작물 재배 구획 각각은 너비가 4.3m였고, 인접한 구획 사이의 간격도 4.3m였다”고 밝혔다. “단일 기둥 설치 방식 덕분에 모듈에서 드리워지는 그림자는 하루 종일 움직였다. 따라서 작물은 하루 중 이른 아침과 늦은 오후에는 직사광선을 받고, 햇빛이 가장 강한 시간대와 모듈 바로 아래에는 최대한 그늘이 졌다.”

실험 결과에 따르면, 세 가지 모듈 유형 모두에서 여름 호박의 수확량이 대조구에 비해 현저히 낮았으며, 이는 모듈 투명도 유형과는 무관했습니다. 대조구에서는 햇볕이 충분한 조건에서 호박 한 포기당 5.1kg의 수확량을 보였지만, BF-Si 방식에서는 3.2kg, O-Si 방식에서는 3.2kg, ST-CdTe 방식에서는 4.1kg으로 감소했습니다.

다른 채소들은 40% 투명 ST-CdTe 처리 조건에서 대조군과 같거나 더 높은 평균 수확량을 보였지만, 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 할라피뇨 고추는 양지에서 식물체당 155g, BF-Si에서 161g, O-Si에서 155g, ST-CdTe에서 162g을 수확했고, 피망은 양지에서 식물체당 295g, BF-Si에서 294g, O-Si에서 278g, ST-CdTe에서 346g을 수확했다.

연구진은 "반투명 태양광 모듈을 활용한 농업용 태양광 발전 시스템 최적화는 기존 농업용 태양광 발전 시스템에서처럼 에너지가 공급되는 작물 덮개의 추가적인 보호 효과를 유지하면서 농작물 생산량을 증가시킬 수 있다"고 결론지었다. "모듈의 양면성으로 인한 에너지 생산량 증가를 고려하면서 모듈 투명도 증가와 채소 작물 생산량 증가 사이의 경제적 균형을 더 잘 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하다."

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